MONOGRAFÍA METALES PESADOS

METALES MET ALES PESADOS Y SU RELACIÓN CON LA L A MINERIA Y SALUD

ALUMNA: PROFESOR: CICLO: AREA:

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DEDICATORIA

Dedico este trabao !o"o#r$%co a Dios& 'or s( be"dici)" e i*(!i"aci)" e" "(estro se"dero 'ara 'oder *o#rar !i obeti+o, A !is 'adres 'or s( a-."co / a'o/o i"co"dicio"a* e" *a rea*i0aci)" de !i carrera 'ro1esio"a*

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DEDICATORIA

Dedico este trabao !o"o#r$%co a Dios& 'or s( be"dici)" e i*(!i"aci)" e" "(estro se"dero 'ara 'oder *o#rar !i obeti+o, A !is 'adres 'or s( a-."co / a'o/o i"co"dicio"a* e" *a rea*i0aci)" de !i carrera 'ro1esio"a*

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INDICE DEDICATORIA,,,,,,,, DEDICATORIA,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 2 INTRODUCCION,,,,,,,,,,,,,,,, INTRODUCCION,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 24 CAPÍTULO I................................................................. I........................................................................... ...........0 .05 5

CONCLUSIONES....................................................................... BIBLIOGRAFÍA......................................................................... ANEXOS..................................................................................

INTRODUCCIÓN

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METALES PESADOS Y SU RELACIÓN CON LA MINERIA Y SALUD

La contaminación es un problema ambiental grave, que afecta a aquellos países que han desarrollado, desde los comienzos de la revolución industrial, actividades de extracción y concentración de minerales así como procesos industriales en los que aparecen como materias primas y residuos. Durante muchos años, el destino que los industriales y usuarios han dado a los residuos y en especial a los de características tóxicas, ha sido el depositarlos en zonas del entorno urbano, graveras o canteras antiguas o en taludes y terrenos baldíos, alquilados o comprados específicamente a bao precio para cumplir esta función. !ambi"n ha sido frecuente que muchos de estos restos permanecieran en o unto a los recintos fabriles, especialmente en el caso de escorias y sales de fundición cuya toxicidad, aunque sea en general baa, puede incrementarse con el tiempo. La preocupación sobre los efectos de la contaminación en suelos es relativamente reciente y muy posterior a la consideración de las repercusiones medio#ambientales de las actividades humanas sobre el aire y sobre el agua.

La razón de la atención que reciben los metales pesados $denominación ambigua y que algunos autores cambian por la de metales traza% se debe a su enorme impacto medio#ambiental. &e trata de elementos acumulativos y no Determinación de metales pesados en suelos de 'edina del (ampo biodegradables) algunos de ellos son esenciales a baas concentraciones, y tóxicos cuando estas *ltimas superan un cierto umbral, mientras que otros son tóxicos +per se+.

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CAPI TULO I 1.1.

METALES PESADOS: &e considera metal pesado al elemento metlico que tiene una densidad igual o superior a - gcm / cuando est en forma elemental $0abata# 1endías y 1endías, 2334%, o cuyo n*mero atómico es superior a 45 $excluyendo los metales alcalinos o alcalinot"rreos%. &u presencia en la corteza terrestre es inferior al 5,26 y casi siempre menor del 5,526. 7unto a estos metales pesados hay otros elementos químicos, ars"nico, boro, bario y selenio que se suelen englobar con ellos por presentar orígenes y comportamientos asociados.

8lgunos autores consideran esta definición un tanto ambigua y prefieren utilizar la denominación de metales traza $9ard, 233:%. ;ao esta denominación se engloban

todos los elementos presentes a

concentraciones no detectables mediante t"cnicas de anlisis clsicas, de forma que se considera elemento traza a los elementos detectables en un rango de concentración de 255 a 5,52 mgosotros hemos optado por la utilización del t"rmino metales pesados, ya que en algunos casos estn presentes en concentraciones que

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sobrepasan los 255 mg
Dentro de los metales pesados se distinguen dos grupos)

Oligoelementos) >ecesarios para el desarrollo de la vida de determinados organismos &on requeridos en pequeñas cantidades o cantidades traza y pasado cierto umbral se vuelven tóxicos. Dentro de este grupo se encuentran) ars"nico, boro. cobalto, cromo, cobre, molibdeno? manganeso, níquel? selenio y cinc. 'etales pesados sin función biológica conocida)

'etales cuya presencia en determinadas cantidades en los seres vivos, provocan disfunciones en sus organismos. @esultan altamente tóxicos y presentan la propiedad de acumularse en los organismos vivos. &on, principalmente) (d, Ag, 1b, (u, >i, &b, ;i.

Los metales pesados han sido obeto de atención por sus características contaminantes peculiares $Bachinelli y col. 4552%) 1oseen carcter acumulativo, su concentración no disminuye con el tiempo. C &on necesarios y beneficiosos para las plantas y otros organismos a determinados niveles, pero tambi"n son tóxicos cuando exceden unos niveles de concentración. C stn siempre presentes en los suelos a unos niveles de concentración denominados niveles fondo, cuyo origen no es externo, sino que

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proviene del material parental originario de las rocas y su transformación.

C (on frecuencia se encuentran como cationes que interact*an fuertemente con la matriz del suelo, lo que en ocasiones se traduce en que incluso a altas concentraciones pueden encontrarse en forma química no dañina o inerte. &in embargo estos metales pueden movilizarse y cambiar de forma química debido a cambios en las condiciones medioambientales, cambios en el uso del suelo o por saturación de la capacidad de tamponamiento del suelo. 1or esta razón se les ha catalogado como bomba de reloería química $&tigliani 233/%.

Debido a estas características es necesario profundizar en el estudio de la procedencia de los metales pesados en el suelo y en los factores que modifican la disponibilidad que presentan.

Metales pesados: &e habla mucho de los metales pesados, sin indicarse sin embargo, qu" son, y específicamente, el cómo y por qu" son peligrosos. &e denomina metales pesados a aquellos elementos químicos que poseen un peso atómico comprendido entre -/.:: $(u% y 455.:3 $Ag%, y que presentan un peso específico superior a E $g cm#/%. (abe destacar que en esta categoría entran prcticamente todos los elementos metlicos de inter"s económico, por tanto, de inter"s minero.

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Lo que hace tóxicos a los metales pesados no son en general sus características esenciales, sino las concentraciones en las que pueden presentarse, y casi ms importante aun, el tipo de especie que forman en un determinado medio. (abe recordar que de hecho los seres vivos FnecesitanG $en pequeñas concentraciones% a muchos de "stos elementos para funcionar adecuadamente. emplos de metales requeridos por el organismo incluyen el cobalto, cobre, hierro, hierro, manganeso, molibdeno, vanadio, estroncio, y zinc. l caso del hierro es notable entre "stos, siendo vital para la formación de hemoglobina.

!odos los metales pesados se encuentran presentes en los medios acuticos $el agua químicamente pura no existe en la naturaleza%,

aunque

sus

concentraciones

$en

ausencia

de

contaminación% son muy baas. Los metales pesados se encuentran en estas aguas como coloides, partículas minerales $sólidos en suspensión%, o fases disueltas $cationes o iones compleos%. Las formas coloidales suelen dar lugar a la formación de hidróxidos, mientras que las partículas sólidas incluyen una gran variedad de minerales. Las fases disueltas pueden a su vez ser capturadas por adsorción o absorción en arcillas o hidróxidos. 8dicionalmente, los compuestos orgnicos pueden constituir fases con gran capacidad de captura de cationes metlicos, que en ocasiones dan lugar a fases extremadamente tóxicas $e.g. metilmercurio) (A/Ag%.

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8 su vez la química del sistema acuoso regula las tasas de adsorción#absorción en el sistema agua#sedimento. La adsorción remueve el metal de la columna de agua? la desorción lo incorpora nuevamente a "sta. Los parmetros que regulan el sistema son) la salinidad, el potencial redox $h%, y el pA)

C

Hn incremento de la salinidad conlleva una competencia, entre

metales pesados y metales grupos I y II, por los sitios de ligazón $e.g. espaciado interlaminar en las arcillas%, lo que se traduce en la expulsión de los metales pesados, y su devolución a la columna de agua.

C

Hn incremento del h genera la inestabilidad de los compuestos

reducidos $e.g. sulfuros%, poniendo el metal en solución.

C

Hn decrecimiento del pA tiene dos efectos) 2% induce la disolución

de compuestos metal#carbonato $e.g. cerusita) 1b(J/%? y 4% aumenta la solubilidad de los metales disueltos.

l decrecimiento del pA puede ligarse directamente a la serie de fenómenos físico#químicos que se derivan de la oxidación de especies sulfuradas $particularmente la pirita) Be&4%. La consecuencia directa es la formación del denominado drenae cido. l sistema se encuentra así fuertemente regulado por) 2% las cantidades iniciales de pirita en el yacimiento $de sulfuros o carbones piritosos% o la escombrera $mineral

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dump%? 4% por la presencia de bacterias oxidantes $e.g. !. ferrooxidans%? y /% los niveles de oxígeno.

Lmites de to!i"idad La 8gencia de 1rotección 8mbiental $18% de los stados Hnidos ha determinado una serie de límites para las concentraciones de metales pesados. 1or encima de "stos los metales pueden causar graves trastornos en los seres vivos, y finalmente ocasionar la muerte. 8 continuación mostraremos dichos límites en distintos medios y las dosis mximas para la ingesta en los humanos.

#ida a"$%ti"a en sistemas de ag$a d$l"e &'os( lagos): Metal

Dureza del agua (mg/l)

Límite máximo (μg/l)

As

50

Be

130 (+)

Cd

Cu

50

0.66 (*)

150

1.10 (*)

200

2.00 (*)

50

6.50 (*)

150

12.00 (*)

200

21.00 (*)

Hg Ni

Pb

Zn

0.012 (*) 50

56.00 (x)

150

96.00 (x)

200

160.00 (x)

50

1.30 (*)

150

3.20 (*)

200

7.70 (*)

50

180.00 ()

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150

320.00 ()

200

570.00 ()

E*e"tos am+ientales Los organismos pueden verse severamente afectados por pequeñas concentraciones de elementos pesados $ver punto 4%. n el caso de los organismos acuticos, puede que unos determinados valores no induzcan su muerte, sin embargo desarrollarn una serie de problemas fisiológicos y metabólicos $a estas dosis se les denomina subletales%. ntre estos problemas podemos mencionar)

C

(ambios histológicos o morfológicos en los teidos.

C

(ambios en la fisiología como supresión del crecimiento y

desarrollo, torpeza para nadar, etc. C

(ambios en la bioquímica del organismo, tales como en la

actividad enzimtica, y química de las sangre. C

!rastornos del comportamiento.

C

(ambios en la reproducción.

Metal

Límite máximo (μg/l)

As

50

Cd

8 (*)

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Cu

2.9 (+)

Hg

0.025 (*)

Ni

7.10 (x)

Pb

5.8 (*)

Zn

76.6 (*)

CONSUMO POR LOS SERES ,UMANOS: As

0.05 !g"# (+)

Cd

10 $g"# (*)

C%

0.05 !g"# (+)

Cu

1.0 $g"# ()

Hg

1&& ng"# (*)

Ni

632.0 $g"# (*)

Pb

50.0 $g"# (*) ('du#s)

Zn

5.0 $g"# (*)

E-ECTOS AMIENTALES )

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8lgunos organismos pueden regular las concentraciones de metales presentes en sus teidos. 1or eemplo, los peces y crustceos pueden excretar metales esenciales para su metabolismo $e.g. (u, Kn, Be%, siempre

y

cuando

"stos

superen

las

dosis

requeridas.

Desgraciadamente otros metales $no esenciales% tales como el mercurio o el cadmio son excretados con mayor dificultad. Las plantas acuticas $algas% y los bivalvos $e.g. meillones, ostras% no son capaces de regular con "xito las concentraciones de metales pesados, y de ahí puede derivarse una serie de problemas. 8sí por eemplo, el mercurio puede

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hacer decrecer dramticamente la capacidad de fotosíntesis de un alga $e.g. 'acrocystes%. Los bivalvos por su parte acumulan los metales pesados, pudiendo pasar "stos directamente al ser humano por ingesta. De ahí que se deban tomar precauciones extremas para el consumo en zonas suetas altos niveles de contaminación $zona de vertidos industriales, metal*rgicos, mineros%.

Las vías de incorporación de los metales pesados a los organismos acuticos son las siguientes) C

(ationes metlicos libres que son absorbidos a trav"s de los

órganos respiratorios externos $agallas%, los cuales pasan directamente a la sangre. C

(ationes metlicos libres que son adsorbidos por el cuerpo y

luego pasivamente difundidos al torrente sanguíneo. C

'etales que son adquiridos durante la ingesta de organismos

$otros peces, bivalvos, o algas% contaminados.

n el caso de las algas, el proceso ocurre por absorción a trav"s de las paredes celulares y difusión posterior.

AL/UNOS METALES PESADOS DE MU0 ALTA TOICIDAD:

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8 continuación nos centraremos en el estudio de los problemas ambientales y de salud humana relacionados con cuatros casos concretos) plomo, ars"nico, mercurio, y cadmio. (abe destacar que no analizaremos todas las fuentes de contaminación, sino solamente aquellas relacionadas con la actividad minera.

Plomo: l plomo se encuentra presente en un gran n*mero de minerales, siendo la forma ms com*n el sulfuro de plomo $galena) 1b&%. !ambi"n son comunes, aunque en orden decreciente, la cerusita $1b(J /% y la anglesita $1b&JE%.

/alena &i23$ie'da) 4 "e'$sita &de'e"5a). l plomo es un metal difícilmente movilizable, y bao condiciones oxidantes la galena da origen a minerales tales como la cerusita y anglesita) 1b&  (J4  A4J  4 J4 M 1b(J/  &JE#4  4 A 4 1b&  E Be / / J4  4 A4J M 4 1b&JE  E Be4  E A 8sí, el principal riesgo relacionado con la minería del plomo no radica en la posible puesta en solución de este metal $precipita rpidamente como carbonato o sulfato%, sino en lo que concierne a los procesos metal*rgicos de las menas de plomo $fundiciones%. (abe destacar que el problema con el plomo no es nuevo $ni siquiera de comienzos de la revolución industrial%. studios en &uecia revelan que por lo menos el :5 6 de la contaminación en suelos del país fue depositada en períodos anteriores al año 2N55. l particulado de plomo relacionado con problemas metal*rgicos constituye el problema principal, pero existen otras fuentes que entrañan tambi"n una peligrosidad

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extrema. n los años 35 se constató en la ciudad de 8ntofagasta $(hile% que había niños que presentaban altos contenidos de plomo en sangre.

Imagen del p$e'to de Anto*agasta &C5ile). La fuente del problema pudo ser determinada, y eran minerales y concentrados de plomo que se acumulaban sin protección en las instalaciones portuarias $pertenecientes a ;olivia%, para su posterior envío. sto nos lleva a encaminar nuestra mirada no solo a las fundiciones, sino tambi"n a las zonas donde se acumulan minerales o concentrados de plomo. l particulado fino de plomo $25#255 Om% puede ser extremadamente peligroso por las siguientes razones)

•

&e adhiere ms fuertemente a la piel.

•

s ms soluble que el particulado grueso en el tracto gastrointestinal.

•

s fcilmente absorbible a trav"s del sistema respiratorio.

l plomo es un metal carente de valor biológico, es decir, no es requerido para el funcionamiento normal de los seres vivos. Debido a su tamaño y carga, el plomo puede substituir al calcio $1b 4) 5.NE P? (a4) 5.33 P%, y adems de manera preferente, siendo su sitio de acumulación, los teidos óseos. sta situación es particularmente alarmante en los niños, que debido a su crecimiento incorporan altas cantidades de calcio. 8ltas dosis de calcio hacen que el plomo sea +removido+ de los teidos óseos, y que pase a incorporarse al torrente sanguíneo. Hna vez ahí puede inducir nefrotoxicidad, neurotoxicidad, e

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hipertensión. >iveles de plomo en sangre de 5.EN Ogl pueden inducir en los niños)

•

Daño durante el desarrollo de los órganos del feto.

•

Daño en el sistema nervioso central.

•

@educción de las habilidades mentales e iniciación de desordenes del comportamiento.

•

•

•

Daño en las funciones del calcio $anteriormente mencionado%. 8 su vez, niveles del orden de 2.4 Ogl pueden inducir) Descenso del coeficiente intelectual $(I%. 1roblemas de desarrollo cognitivo y del comportamiento.

•

D"ficit neurológicos que pueden persistir hasta la adolescencia.

•

levación de los umbrales auditivos.

•

1eso reducido en reci"n nacidos. Desarrollo cognitivo temprano anormal.

n adultos que trabaan en ambientes expuestos a la contaminación con plomo, el metal puede acumularse en los huesos, donde su vida media es superior a los 45 años. La osteoporosis, embarazo, o enfermedades crónicas pueden hacer que "ste plomo se incorpore ms rpidamente a la sangre. Los problemas relacionados con la sobre exposición al plomo en adultos incluyen)

•

Daño en los riñones.

•

Daño en el tracto gastrointestinal.

•

Daño en el sistema reproductor.

•

Daño en los órganos productores de sangre.

•

Daños neurológicos.

•

8bortos.

Arsénico

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l ars"nico se encuentra presente en ms de 455 especies minerales, siendo la arsenopirita $Be8s&%, la enargita $(u / 8s&E%, y la tennantita $(u24 8sE&2/% las ms comunes.

A'senopi'ita &i23$ie'da) 4 ena'gita &de'e"5a). 1or razones no determinadas, la arsenopirita es muy com*n en los yacimientos minerales europeos $e.g. sulfuros masivos de la faa pirítica de spaña#1ortugal%, mientras que la enargita lo es en los yacimientos de la cadena andina, donde constituye una mena principal de cobre $pórfidos cupríferos y epitermales de 8u#8g%. La solubilización de las formas sulfuradas de ars"nico no es fcil. sto es claro en el caso de la arsenopirita, la que por ser en ocasiones portadora de inclusiones de oro, ha constituido un tema de numerosos estudios con resultados poco claros hasta la fecha. La reacción fundamental en medio cido es) E Be8s&  2/ J 4  - A4J M E A/ 8sJE  E Be&JE &i adems hay pirita en la mena, entonces el sulfato f"rrico producido actuar de la siguiente manera, coayudando a la oxidación#lixiviación del ars"nico) 4 Be8s&  Be4$&JE%/ M 4 A/ 8sJE  E Be&JE  A4&JE l ars"nico puede precipitar finalmente como Be8sJ E. &in restarle importancia al problema de la solubilización de especies minerales arsenicales, la principal fuente de contaminación est relacionada, al igual que en el caso de plomo, con el tratamiento metal*rgico de los minerales de ars"nico. n concreto, los procesos de fundición de concentrados de cobre, que incluyan la presencia de minerales arsenicales $e.g. enargita%, pueden dar

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lugar a intensos problemas de contaminación por vía a"rea $ars"nico que escapa por las chimeneas%, en la forma de 8s4J/.

La+o'es mine'as &A) 4 el tostado' de mine'ales de a's6ni"o &) en El Indio &C5ile). l ars"nico que así escapa se deposita luego en los suelos del entorno de la fundición. Dependiendo del volumen de las emisiones y el r"gimen de vientos, el problema puede extenderse por decenas de
•

(ambios de redox que inducen la transformación arsenito#arsenato.

•

La reducción y metilación del ars"nico.

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•

La biosíntesis de compuestos de ars"nico.

Espe"ia"i7n &mine'ales 4 aniones "omple8os) del a's6ni"o en *$n"i7n del E5 4 p,. La captación de ars"nico por parte de minerales tipo goethita proviene de las propiedades coloidales de esta *ltima. Dado que la goethita genera un coloide positivo, "ste puede adsorber aniones compleos, que es la forma en que se presentan las especies acuosas de ars"nico $ver figura superior%.

Imagen SEM9ED de goet5ita &Ro To'o( C5ile) "on a's6ni"o adso'+ido &se"to'es +'illantes).

La goethita es estable en condiciones oxidantes. &i estas cambian a reductoras, y existe azufre disponible, la goethita se FpiritizarG $paso de BeJ$JA% a Be&4%, y los oxianiones de ars"nico $ver figura especiación de ars"nico% quedarn libres en solución nuevamente. Hn fenómeno químico#

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mineralógico de esta naturaleza parece ser la causa de la gravísima contaminación por ars"nico de las aguas subterrneas en ;angladesh.

onas de ag$as s$+te''%neas "ontaminadas "on a's6ni"o en anglades5. Las formas solubles metiladas del ars"nico $e.g. cidos metil arsónico Q''8R y dimetil arsínico QD'8R% son fuertemente tóxicas. La ingestión de grandes dosis lleva a problemas gastrointestinales, cardiovasculares, disfunciones del aparato nervioso, y finalmente a la muerte. @ecordemos que el ars"nico ha sido uno de los venenos de largo plazo ms utilizados en la historia de la humanidad, siendo >apoleón $el emperador de Brancia%, la víctima ms famosa. Dosis baas pero sostenidas $e.g. causas laborales% superiores a 5.S: mg m #/ por año $e.g. 2: años con concentraciones de :5 Og m #/% pueden llevar al desarrollo de cnceres. @esumiendo, entre los principales problemas de salud humana podemos mencionar) 

1roblemas gastrointestinales



(ardiovasculares



Disfunciones en el sistema nervioso



fectos cancerog"nicos

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

Tueratosis

;$e'atosis ind$"ida po' ingesta sostenida de a's6ni"o. La vida acutica y terrestre muestra una amplia gama de sensibilidades a las distintas especies arsenicales. n general las formas inorgnicas son ms tóxicas que las orgnicas, y el arsenito ms peligroso que el arsenato. Los arsenitos pueden fiarse a las proteínas, mientras que el arsenato afecta a la fosforilización oxiditaviva $en relación con (iclo de 0rebs%. Los organismos marinos contienen residuos arseniacales que van desde U 2 a 255 mg <#2, los cuales se encuentran como arsenoaz*cares $en las algas% o arsenobetaina $en invertebrados y peces%. Las plantas terrestres pueden acumular ars"nico por captación a trav"s de las raíces, o por adsorción de ars"nico aerotransportado, en las hoas.

Mercurio

La forma principal de mercurio en la naturaleza es el cinabrio $Ag&%, el que constituye la mena principal para la obtención de este metal. Jtras formas minerales incluyen la corderoita $Ag /&4(l4%, la livingstonita $Ag&b E&N%, y formas

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superg"nicas tales como el mercurio nativo $Ag 5%, el calomelano $Ag(l 4%, y la schuetteita $Ag/$&JE%J4%.

Cina+'io &i23$ie'da) 4 s"5$etteita &mine'al ama'illo< de'e"5a). l distrito minero de 8lmad"n en spaña, el ms importante del mundo en t"rminos históricos y de producción, posee una mineralogía muy simple que incluye cinabrio como mena mercurial.

l *nico mineral superg"nico de mercurio reconocido en el distrito es la schuetteita, la que aparece como costras recubriendo rocas en las proximidades a escombreras de mineral $ mineral dumps%. l mercurio posee una de las peores reputaciones entre los metales pesados. l incidente de la ;ahía de 'inamata $7apón, años :5s#-5s% bastó

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para que este elemento infundiese alarma p*blica en todas las regiones del mundo donde podía haber fuentes de contaminación. (onsideraciones económicas aparte, todas las investigaciones indican claramente que el mercurio puede constituir una amenaza para la salud humana y la vida silvestre. l riesgo viene determinado por los siguientes factores)

•

l tipo de exposición al mercurio.

•

La especie de mercurio presente, ya que algunas son ms tóxicas que otras, por eemplo, las formas metiladas de mercurio.

•

Los factores geoquímicos y ecológicos que influencian la forma de migración del mercurio en el medioambiente, y los cambios que puede sufrir durante dicha migración.

l cinabrio, aunque es una forma relativamente estable de mercurio, puede tambi"n sufrir transformaciones que resultan en especiaciones indeseables. 8sí, en medio cido y oxidante tenemos) Ag& M &5  Ag4  4e# sta reacción pone en solución al mercurio, el que puede así puede formar compleos con la materia orgnica $peligrosidad%. >o obstante, en un medio alcalino oxidante el mercurio precipitar como óxido) Ag  4 JA# M AgJ  A4J  4e# lo que en principio parece una forma ms o menos estable, mientras el sistema mantenga la alcalinidad y condiciones oxidantes. La principal fuente de contaminación con mercurio, en relación con la actividad minera, viene de los gases emitidos por las plantas de tratamiento de cinabrio. l mercurio gaseoso emitido por los hornos $especialmente en los antiguos procesos de tratamiento%, es depositado en los suelos que rodean a las instalaciones metal*rgicas como Ag 4. sto puede ocurrir por depositación directa de emisión de Ag 4 o por conversión de vapores de Ag 5 a Ag4, proceso

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este *ltimo mediado por el ozono $g) fase gaseosa? aq) fase acuosa? p) fase particulada%) Ag5 $g% M Ag5$aq% Ag5$aq%  J/$aq% M Ag4$aq% Ag4$aq%  hollínposible evaporación M Ag4$p% La reacción fotolítica de Ag 4 a Ag5 en la superficie del suelo puede a su vez contribuir de manera significativa a la emisión de mercurio gaseoso a la atmósfera. 1or otra parte, aun cuando el mercurio en el suelo se ligue a una matriz orgnica $cidos f*lvicos yo h*micos%, el elemento se ver sueto a procesos de fotoreducción, lo cual tambi"n contribuir a la entrega de mercurio gaseoso a la atmósfera. De todas las especies de mercurio conocidas, la ms peligrosa es sin duda el metilmercurio $(A/Ag%. 8unque la forma exacta en que se produce la metilación del mercurio se desconoce, se sabe que en el proceso intervienen bacterias que participan en el ciclo &J E4# # & 4#. stas bacterias, que por lo tanto contendrn metilmercurio, son consumidas por el peldaño superior de la cadena trófica, o bien lo excretarn. n este *ltimo caso el metilmercurio puede ser rpidamente adsorbido por el fitoplancton y de ahí pasar a los organismos superiores. Debido a que los animales acumulan metilmercurio ms rpido de lo que pueden excretarlo, se produce un incremento sostenido de las concentraciones en la cadena trófica $biomagnificación%. 8sí, aunque las concentraciones iniciales de metilmercurio en el agua sean baas o muy baas, los procesos biomagnificadores acaban por convertir el metilmercurio en una amenaza real para salud humana.

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iomagni*i"a"i7n de las "on"ent'a"iones de me'"$'io en el medio a"$%ti"o. l metilmercurio daña al organismo de las siguientes maneras) •

8fecta al sistema inmunológico

•

8ltera los sistemas gen"ticos y enzimticos

•

Daña el sistema nervioso) coordinación, sentidos del tacto, gusto, y visión.

•

Induce un desarrollo anormal de los embriones $efectos teratog"nicos%? los embriones son : a 25 veces ms sensibles a los efectos del mercurio que un ser adulto. n este momento es adems tema de debate si otro compuesto

mercurial, el thimerosal $(3A3Ag>aJ4&, un aditivo preservante en muchas vacunas% puede inducir a cuadros de autismo en los niños. Cadmio

Los minerales de cadmio, no se encuentran en concentraciones y cantidades suficientes como para ustificar una actividad minera específica por el elemento. ntre los minerales de cadmio, la greenoc
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Debido a su toxicidad, el cadmio se encuentra sueto a una de las legislaciones ms severas en t"rminos ambientales y de salud humana. n la vida acutica, el cadmio puede incorporarse a los peces a trav"s de dos rutas principales) •

Ingestión

•

Introducción en las agallas.

l cadmio así adquirido se acumula en el hígado, riñones, y en el tracto gastrointestinal, y sus efectos son los siguientes) •

1roblemas en las agallas y riñones.

•

1obre mineralización de los huesos.

•

•

•

8nemia. (recimiento retardado. 8normalidades del desarrollo y comportamiento.

n el caso de los humanos, el cadmio se puede adquirir por dos vías) ingestión e inhalación. &us efectos pueden ser divididos en dos categorías)

•

8gudos) fiebre de vapores de metal $ metal fume fever % causada por una exposición severa? los síntomas son equivalentes a los de la gripe? en 4E horas se desarrolla generalmente un edema pulmonar agudo, el que alcanza su mximo en / días? si no sobreviene la muerte por asfixia, el problema puede resolverse en una semana.

•

(rónicos) la consecuencia ms seria del envenenamiento por cadmio es el cncer. Los efectos crónicos que primero se observan son daño en los riñones. &e piensa que el cadmio es tambi"n el causante de enfisemas pulmonares y enfermedades de los huesos $osteomalcia y osteoporosis%. Los problemas óseos han sido observados en 7apón $recordar tambi"n el problema con metilmercurio? Incidente 'inamata%, donde se les denominó

como la enfermedad itai-itai $por

consumo

de

arroz

contaminado con cadmio? causa) irrigación%. Jtros problemas incluyen anemia, decoloración de los dientes, y p"rdida del sentido del olfato $anosmia%.

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ORI/EN DE LA CONTAMINACIÓN DEL SUELO &MINER=A) POR METALES PESADOS: l contenido de metales pesados en suelos, debería ser *nicamente función de la composición del material original y de los procesos edafogen"ticos que dan lugar al suelo, pero la actividad humana incrementa el contenido de estos metales en cantidades considerables, siendo esta, sin duda, la causa ms frecuente de su presencia a niveles tóxicos. (abe distinguir, por tanto dos tipos de procedencia para los metales pesados)

O'igen nat$'al) Los metales pesados al meteorizarse, se concentran en los suelos. stas concentraciones naturales de metales pueden llegar a ser tóxicas, debido a que pueden ocasionar acumulación de alg*n metal en plantas y ocasionar

efectos tóxicos para los animales que las

consumen.

Las rocas ígneas ultrabsicas $como las peridotitas y las serpentinas% presentan los ms altos contenidos en metales pesados, seguidas de las ígneas bsicas $como los gabros y basaltos%. Las menores concentraciones se encuentran en las rocas ígneas cidas $como el granito% y en las sedimentarias $como las areniscas y las calizas%. Los porcentaes ms altos se dan para el (r, 'n y >i, mientras que el (o, (u, Kn y 1b se presentan en menores cantidades, siendo mínimos los contenidos para el 8s, (d y Ag.

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n los suelos, los ms abundantes son el 'n, (r, Kn, >i y 1b $2#2.:55 mg
el

'n

puede

llegar

a 25.555

mg
n

menores

concentraciones se encuentran el (o, (u y 8s $5,2#4:5 mg
&in embargo, en el proceso natural de transformación de las rocas para originar los suelos, los metales pesados aunque se encuentren a elevadas concentraciones, no suelen rebasar los umbrales de toxicidad y adems se encuentran bao formas muy poco asimilables para los organismos.

O'igen Ant'opog6ni"o) n muchos casos el contenido y la movilidad de los metales pesados en suelos se incrementa por causas no naturales, siendo la actividad humana, la causa mas frecuente de este incremento.

Las actividades que provocan una modificación del contenido natural son muy variadas) vertidos industriales, vertidos procedentes de actividades mineras, aplicación de productos químicos agrícolas y lodos residuales, gases de combustión, emisión de partículas del trfico rodado y por *ltimo aunque no menos importantes los residuos sólidos de origen dom"stico, $Lund, 2335%.

Las mayores fuentes industriales incluyen fbricas de hierro y acero que

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emiten metales asociados con las menas de hierro, como el níquel. Los metales asociados con reas muy industrializadas incluyen ars"nico, cadmio, cromo, hierro y níquel.

n este sentido y dado que nuestro estudio incluye la determinación de la contaminación de suelos próximos a una planta industrial, Berroaleaciones &. 8., dedicada fundamentalmente a la transformación de plomo secundario $>eVman, 4555%, vamos a describir con mayor detalle este proceso, incidiendo en aquellos aspectos medioambientales que de las diferentes etapas del proceso se puedan derivar.

TOICIDAD DE LOS METALES PESADOS l grado de toxicidad de los metales pesados en el suelo no solo depende del tipo de elemento de que se trate y de la concentración en que se encuentre, si no que tiene una especial incidencia la forma química o física en que se presente, ya que regula su disponibilidad y por tanto el efecto contaminante producido.

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DISPONIBILIDAD DE LOS METALES PESADOS EN EL SUELO

Los !eta*es 'esados i"cor'orados a* s(e*o '(ede" se#(ir c(atro di1ere"tes +.as: 5 P(ede" (edar rete"idos e" e* s(e*o& /a sea dis(e*tos e" *a so*(ci)" de* s(e*o o bie" %ados 'or 'rocesos de adsorci)"& co!'*eaci)" / 'reci'itaci)", 5 P(ede" ser absorbidos 'or *as '*a"tas / as. i"cor'orarse a *as cade"as tr)%cas 5 P(ede" 'asar a *a at!)s1era 'or +o*ati*i0aci)", 5 P(ede" !o+i*i0arse a *as a#(as s('er%cia*es o s(bterr$"eas,

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FACTORES DEL SUELO QUE AFECTAN A LA DISPONIBILIDAD Y ACUMULACIÓN DE LOS METALES PESADOS:

E* estab*eci!ie"to de *as caracter.sticas ed$%cas de (" s(e*o res(*ta i!'resci"dib*e a *a -ora de deter!i"ar *a to7icidad de (" !eta* 'esado /a (e de estas caracter.sticas de'e"de e* co!'orta!ie"to de* s(e*o 1re"te a *a ac(!(*aci)" de !eta*,

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Ph:

Es ("o de *os 'ar$!etros de !$s i"8(e"cia e" *os 'rocesos ed$%cos& e" *a reacti+idad de* s(e*o / e" *a !o+i*idad de *os co"ta!i"a"tes, La co"ce"traci)" de (" !eta* e" *a diso*(ci)" de* s(e*o / 'or ta"to s( biodis'o"ibi*idad / s( to7icidad 'ote"cia*& est$ co"tro*ada 'or *as reaccio"es de adsorci)" / desorci)" (e oc(rre" e" *a !ateria co*oida* de* s(e*o, CADENA TRÓFICA:

Estos 'rocesos de adsorci)" de !eta*es 'or e* s(e*o se +e" 1(erte!e"te i"8(e"ciados 'or di+ersos 'ar$!etros ed$%cos / e" co"creto 'or e* '9 co!o se 'o"e de !a"i%esto e" "(!erosos est(dios: erriste a"d +a" Drie* ;<=>4?& Naid( / co*, ;<==4?& e" *os (e se co!'r(eba (e e" #e"era* *os s(e*os de '9 !as b$sicos 'rese"ta" adsorci)" !as 1(erte 'ara *os !eta*es 'esados (e *os de '9 !as $cidos,

9ooda / A**o@a/ ;<==4a& <==4b&<==>?& -a" est(diado *a adsorci)" de cad!io / '*o!o e" di1ere"tes s(e*os / -a" co!'robado *a i"8(e"cia de* '9& estab*ecie"do ta!bi" e" s(s co"c*(sio"es (e *os s(e*os de '9 !as b$sico 'rese"ta" !a/or rete"ci)" de *os !eta*es, La !a/or.a de *os !eta*es 'esados tie"de" a estar !as dis'o"ib*es a '9 $cidos a e7ce'ci)" -ec-a de ars"ico& !o*ibde"o& se*e"io / cro!o& *os c(a*es 'rese"ta" !a/or dis'o"ibi*idad e" s(e*os de '9 a*ca*i"o,

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Sa(+ / co*, ;<==B& 222? -a" est(diado *a +ariaci)" e" *a so*(bi*idad de cobre / cad!io e" s(e*os co"ta!i"ados e" 1("ci)" de *os "i+e*es de !eta* 'rese"te e" e* s(e*o& e* '9 / e* co"te"ido e" !ateria or#$"ica, La i"8(e"cia de* '9 ta!bi" se 'o"e de !a"i%esto a* est(diar *a distrib(ci)" de !eta*es e"tre s(e*o / diso*(ci)" de s(e*o& obser+a"do (" decreci!ie"to !arcado de *a dis'o"ibi*idad de* !eta* a* i"cre!e"tar e* '9, DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE METALES PESADOS EN SUELOS.

Desde e* '("to de +ista a"a*.tico& co"+ie"e resa*tar e* -ec-o de (e "o e7iste ac(erdo sobre e* !todo 'ara *a deter!i"aci)" de* co"te"ido e" !eta*es 'esados de (" s(e*o, La e*ecci)" / e* desarro**o de* 'rocedi!ie"to de !edida +ie"e" deter!i"ados 'or *os obeti+os %ados 'ara cada est(dio e" co"creto& de esta 1or!a e* 'rocedi!ie"to ser$ di1ere"te a *a -ora de deter!i"ar *a co"ta!i"aci)" de ("a deter!i"ada 0o"a& rea*i0ar *a caracteri0aci)" de (" s(e*o o bie"& est(diar *as di1ere"tes 1or!as (.!icas& es'eciaci)"& e" *as (e se e"c(e"tra e* !eta*, E* 'rocedi!ie"to ta!bi" +ar.a c(a"do trata!os de deter!i"ar e* co"te"ido tota* e" s(e*os& o bie" deter!i"a!os "ica!e"te e* co"te"ido biodis'o"ib*e o e7tra.b*e,

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ILIO/RA-=A 8;JLLI>J J., 8(!J '., '8L8>D@I>J ', '>!8&!I ., &8@K8>I>I (., ;8@;@I& @. $4554a%) Distribution and mobility of metals in contaminated sites. (hemometric investigation of pollutant profiles. Environmental Pollution, 223, 2SS#23/. 8;JLLI>J J., 8(!J '., '8L8>D@I>J ', '>!8&!I ., &8@K8>I>I (., 1!@LL8 $4555b%) Aeavy metals in agricultural soils from 1iedmont, Italy. Distribution, speciation and chemometric data treatment. Chemosphere, E3, :E:#::S 8D8'J 1., 8@I>KJ '., ;I8>(J '. @., WIJL8>! 1. $4554%) Aeavy metal contamination of the soil devoted to stoc
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8@@8! I., 'J@LL Y., 8>!IXHD8D Y. $2334%) (ontaminación por nitratos en el acuífero cuaternario de Witoria#Xasteiz) distribución espacial y evolución temporal. 8@HX8 @., >X@J X., J&!8(JLI X., $233:%) pollution of a river basin and its evolution Vith time studied by multivariate statistical analysis. Anal. Chim. Acta., /25, 2:#4:. 8WIL8#1@K 1., ;8L(8K8@ '., K8@8KH8#J@!X8 X.,;8@(LJ#THI>!8L I.,

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MONOGRAFÍA METALES PESADOS

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